гической деятельности. Но поскольку формирование питательной среды и требования, потребляющего эти продукты организма, могут не совпадать, то производство следует организовать так, чтобы, обеспечивая оптимум для процессов в питательной среде (источник питания), не игнорировать требования потребителя её продуктов. В противном случае снижается интенсивность фактора, формирующего среду, и совокупная эффективность среды и организма. Например, неопровержимо доказана роль бобовых растений в повышении плодородия почв, но для животноводства излишек бобовых в корме не желателен. В этой ситуации, не игнорируя производство бобовых кормов, необходимо определить конкретный видовой состав и структуру растений и в травосмесях, и севообороте. Для лактирующих коров молочного направления потребность в бобовых травах в зависимости от вида составляет от 10 до 40% в суточной норме бобово-злакового корма.
Клеверо-тимофеечная травосмесь наиболее полноценной будет при соотношении компонентов 40/60, люцерно-тимофеечная - 10/90. Следовательно, если для оптимума почвенных процессов требуется больше бобового компонента, чем 40 или 10%, его целесообразно использовать в лучшем варианте, обеспечивающем плодородие почвы, а баланс компонентов в корме оптимизировать дополнительным выращиванием требуемых для животных растений в чистом виде. Вариантов комплексного решения вопроса может быть множество и при целесообразности приоритета требований животноводства повышение уровня плодородия может быть обеспечено техногенными, химическими, физическими методами. Химический метод основан на применении минеральных удобрений, известковании и гипсовании, т.е. устранение неблагоприятных химических свойств почв и почвенного раствора. Физические методы основаны на приемах обработки почвы.
Почвенный раствор, в зависимости от природных условий и техногенных факторов, бывает представлен множеством различных вариантов, но он не может быть сформирован оптимальным для такого же множества растительных видов и формаций. Основной трудностью получения оптимального раствора для отдельных видов растений или сообществ является не количество элементов (Cu, Fe, Mn и т.д.), а соответствие питательного баланса. Решение этого вопроса с позиции законов минимума, оптимума максимума осуществляется последовательно влиянием на отдельные элементы – N, P, K, Mg и т.д. При таком подходе изменение параметров дефицита или избытка каких-либо элементов влечет за собой изменение всей структуры почвенного раствора, познать которую и тем более оптимизировать без глубоких аналитических и научных исследований невозможно. Такая ситуация была создана на обширной территории Средней Азии, где на почвах хлопкового комплекса длительное время вносили большими нормами фосфорные удобрения. В результате чего произошло зафосфачивание почв – «сдвиг» всей системы – и стабилизация уровня урожайности.
Для решения таких проблем нужны годы труда и большие материальные затраты. Комплексный подход, разработанный авторами настоящего труда, позволяет анализировать исходные параметры раствора, контролировать структуру элементов питания и управлять процессом, оптимизируя состав всего раствора, в соответствии с требованиями конкретного потребителя (видовой состав растений, травосмеси, севооборот и т.д.).
Физический метод, включающий приемы обработки почвы, физико-химические приемы создания почвенной структуры, регулирования водного, воздушного и теплового режимов, не менее важен в процессе оптимизации баланса питательных веществ.
При интенсивном ведении сельскохозяйственного производства все методы воздействия на уровень плодородия почв будут создавать различные по структуре питательные среды. Оценка их по уровню насыщения элементами без учета состава внутренней среды культивируемого объекта, будет минимальной или неэффективной.
В звеньях экологической цепи: растение – животное – животноводческая продукция – человек, требования к химическим элементам, формирующим питательную среду, тождественны почво-растительным. Гомеостаз животных различных видов, пола, возраста, продуктивности существенно отличается, а, следовательно, оптимальные условия для формирования и функционирования организма телёнка не будут соответствовать структуре питательной среды ни сухостойных, ни лактирующих коров. Из этого заключения следует вывод, что питание животных как внутри вида, так и межвидовое должно быть строго дифференцировано, и основным требованием к питательной среде (рацион) должно быть получение структуры её химического состава, обеспечивающего устойчивость физиологических функций животного. Кормление одним каким-либо видом корма обеспечивает физиологическую потребность живого организма от 30 до 50% от требуемой структуры, что не позволяет получать оптимальные параметры ни по продуктивности, ни по полноценности продукции. Для получения желаемых результатов в плане продуктивности, качества продукции, воспроизводства и других важных для развития животноводства параметров, не достаточно оптимизировать питание по минимуму «важных» элементов питания (протеин, углеводы, кальций, фосфор). Полноценным питание может быть лишь при максимальной обеспеченности видового разнообразия элементов и оптимальном сочетании их.
Основу живых систем составляют белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты и другие биологически активные соединения. Они являются источником энергии и сырьевой основой ферментативных реакций, расщепляющих сложные исходные органические соединения на более простые с последующим синтезом из них новых структурных частей клеток и тканей.
Решающее значение в формировании живых организмов принадлежит химическим элементам, которые лишь при строго определенном соотношении обеспечивают процессы и катаболизма, и анаболизма. Утверждение, что организм обладает способностью избирательно поглощать и концентрировать элементы питания, не бесспорно, и подлежит уточнению в рамках конкретного процесса. При дефиците каких-либо элементов возможно погашение его за счет увеличения объема потребляемой питательной смеси, но при этом в организм будут поступать и вещества, концентрация которых уже превышает оптимальный уровень в питательной среде. Так, например, увеличенные нормы азотных удобрений обуславливают избыточное накопление нитратов в пищевых и кормовых культурах. Негативное действие таких процессов вызывает патологические изменения в организме. Следовательно, говорить об избирательной способности организма нет оснований. С точки зрения химии естественный отбор элементов сводится к отбору таких элементов, которые способны к образованию кон-
кретных химических связей. Это бесспорно. Но эти процессы проходят не вне организма, а внутри него, куда поступают комплексные соединения, не соответствующие потребности организма.
В результате химические реакции могут проходить до полного использования элементов, находящихся в дефиците, и оптимального – в избытке. И тогда реакции с дефицитными элементами будут прекращены с эффектом недостатка определенных метаболитов и ненужности в организме компонентов, не использованных в этой структуре. Реакции с элементами, находящимися в избытке, пройдут по той же аналогии, т.е. какие-то вещества будут использованы полностью, а какие-то останутся из-за отсутствия соответствующего реагента. В естественных условиях эти процессы в определенной мере регулируются путем смены растительных формаций при изменении структуры почвенного раствора и отбору животными растений по запаху и вкусу. Но в обоих случаях как в растительном, так и животном мире структуры питательной и внутренней сред организма не совпадут, а поскольку для всех биологических жидкостей организма характерен определенный состав, который нельзя изменять произвольно, решение вопроса должно быть основано на создании питательной среды, обеспечивающей условия для избирательного поглощения элементов. Решение вопроса в таком аспекте позволит создать оптимальные условия для ферментативных процессов.
В условиях искусственного земледелия и животноводства процесс формирования питательной среды может быть управляемым.
Необходимость наиболее полного состава элементов питания и нормирование их в соответствии с физиологическими нормами организма подтверждается законом равнозначимости и незаменимости. Это значит, что нельзя заменить фосфор азотом, или железо медью и т.д. Ничтожно малая потребность организма в каком-либо микроэлементе, если не будет удовлетворена, нарушит функциональную деятельность какого-то органа, что приведет к патологическим явлениям и даже к летальному исходу.
Невозможно заменить, например, железо другим элементом, так как оно является основой гемоглобина, и другой элемент не может создать комплекс, обеспечивающий состав и функциональную деятельность крови. Нельзя также заменить другими элементами кальций, фосфор, которые являются основными компонентами костной ткани. Катионы кальция (ионизированный кальций) влияют на проницаемость мембран, свертывание крови и сокращение мышц. В остеобластах, интенсивно омываемых кровью, проходит минерализация веществ до образования гидроксифосфата кальция [Ca5 (PO4)3 OH] - основного минерального комплекса костной ткани.
Приведенные примеры однозначно свидетельствуют о незаменимости элементов питания, например, железа фосфором, кальцием и др., а также равнозначимости их. Некоторые исследователи, решающие вопросы питания растений, животных, человека, пытаются акцентировать внимание на необходимости первоочередного повышения содержания «важных» элементов – кальция, фосфора, протеина, витаминов и т.д. Это решение может быть обоснованным лишь в случае патологий, возникающих от дисбаланса каких-либо элементов. Для здорового организма все элементы важны в равной мере и что особенно важно, количествах, обеспечивающих оптимум состава
